[實用新型]一種基于表面等離子共振的折射率傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320854299.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN203732441U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉樺楠;沈常宇;魏健;路艷芳;陳德寶;褚金雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

一種基于表面等離子共振的折射率傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

由于能夠?qū)ξ镔|(zhì)的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)進行實時傳感，表面等離子共振現(xiàn)象無論是從實驗上或是理論上都吸引了大量的關(guān)注。共振對于金屬表面絕緣環(huán)境的折射率變化非常敏感，反過來這種靈敏度又可以感知絕緣環(huán)境周圍的變化。通過使用波長調(diào)節(jié)技術(shù)，我們已經(jīng)展示了金屬盒氧化物結(jié)合的性能可以用于基于氧化物鍍膜表面等離子共振增敏折射率傳感器。感響應(yīng)的分析通過使用多模結(jié)構(gòu)和幾何光學(xué)而實現(xiàn)。這個結(jié)構(gòu)包括以銅層作為SPR活躍的金屬層，然后被TiO₂氧化層所覆蓋。通過使用TiO₂層可以獲得最強的靈敏度，另外增加TiO₂層的厚度可以增加傳感器的靈敏度。另外，使用氧化層可以使金屬層免受氧化，以及共振波長區(qū)域的可調(diào)諧性以及氣體傳感的性能和生物適應(yīng)性。?

發(fā)明內(nèi)容

一種基于表面等離子共振的折射率傳感器。該裝置能夠提高傳感靈敏度。具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、靈敏度高等特點。?

通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：?

一種基于表面等離子共振的折射率傳感器，其特征在于：由寬帶光源(1)、偏振控制器(2)、光纖SPR探頭(3)、液體池(4)、光譜儀(5)組成；出射光纖的兩個端口分別與光纖SPR探頭(3)和光譜儀(5)相連，液體池(4)中充滿傳感介質(zhì)，光纖SPR探頭(3)位于液體池(4)內(nèi)部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，可以應(yīng)用于各類實際工程中。?

所述的一種基于表面等離子共振的折射率傳感器，其特征在于：光纖SPR探頭(3)是由纖芯、Cu層、TiO₂薄膜以及包層組成的四層系統(tǒng)，纖芯外面鍍Cu層，Cu層外面鍍TiO₂薄膜。?

所述的一種基于表面等離子共振的折射率傳感器，其特征在于：光纖SPR探頭中，Cu層的厚度為30nm～60nm，TiO₂薄膜厚度為5nm～10nm。?

本發(fā)明的工作原理是：光纖SPR探頭(3)是一個四層的系統(tǒng)，包括纖芯、Cu層、TiO₂薄膜以及包層。對于絕緣氧化物TiO₂而言，依賴于折射率的波長公式：?

nTiO2=5.913+0.2441λ2-0.0843---(1)]]>

其中，λ表示波長，單位是μm。?

對于基于SPR的光纖傳感器，通過光纖的歸一化發(fā)射功率可以表示如下：?